新能源并网对配电继电保护的影响

新能源并网对配电继电保护的影响

张倩

中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司  湖北武汉  430071

摘要：近年来，我国社会不断进步，科技发展迅速。传统能源结构已不能适应可持续发展的需要，新能源的开发和利用成为当前能源发展的重点。我国是一个拥有庞大人口的国家，电力消耗量巨大。如果仅靠燃烧矿物燃料产生电力，矿物燃料会面临枯竭。为实现可持续发展，开发可持续利用的新能源成为关键。新能源具备可再生性，能够确保人类生存环境可持续发展。新能源并网采用先进技术，可以将太阳能、风能转换成电能，满足对电力的可持续发展需求。新能源并网使能源结构更加多样化，新能源并网发电系统可以取代传统的电力系统。但由于技术上的缺陷，新能源并网对整个配电网的运行会产生明显影响，对电网的电能质量造成一定的影响。因此，要采取科学合理的措施，加强对新能源发电并网的应用，为配电网稳定运行提供重要的保证，需要通过各种优化手段来改善其使用效率。

关键词：新能源并网；配电网；继电保护；影响

引言

随着近几年全国新能源发电机组并网总负荷比例的持续稳定提高，电力系统的安全性、稳定性再次受到了前所未有的重大技术挑战，研究与建立新能源机组惯量动态控制模型及研究技术、方法等仍是当前国内外的重要学术难题。

1风电新能源与并网技术分析

1.1风电新能源特点

第一，风电能源设备具有较大的体积，其尺寸比水轮机尺寸大十几倍，但是对其利用率却仅为水轮机的20%—50%之间；第二，由于风的方向和速度具有不确定性、随机性和间接性，换而言之就是，风力不够稳定，很难对风力发电进行有效调控；第三，纵观国内风力发展情况，国内风电场的地理位置距离电负荷中心较远，薄弱的网架结构使得电网不能得到有效的传输，造成“有电无处送”的被动局面。

1.2并网技术分析

第一，仿真技术。通过建立电网模型，对整个系统的相关数据进行有效统计并建立相对应模型，对风力发电系统运行过程进行模拟，可以帮助相关技术人员宏观把握系统的缺陷和不足，最大化提升整个电力系统的适应性和稳定性。目前国内部分风力发电地区以真实数据为依据建立比较完备的仿真模型，降低系统误差，保证并网系统的需要，促进电力系统、风电能源的发展和进步。第二，试验检测技术。借助试验方法获取风电并网的整体性能参数，最大化提升整个风电机组的安全性能。通过对现场电能的质量、有功或无功调节能力等因素的检测，实现对风电并网性能的检测评价，确保建立更加全面化的试验检测平台，提高系统的稳定性、准确性及科学性。第三，电力调度技术能够有效提高电力系统的可靠性。通过借助风电功率预测技术确保整个系统的稳定性。目前国内多数风能发电企业主要采用时序递进的方法，尽可能降低由于风能本身因素影响风力发电的概率，最大化提升系统的科学性和合理性。第四，风电功率预测技术。可以根据天气预报等相关信息实现对电功率的有效预测，通过大量数据统计进行数字模型的建立，能够更好地展示当前风电波动的规律，帮助技术人员更好地规避众多不利因素的影响，实现对风能的精准化控制，以便对风能更好地控制和利用。

一般来说，风力发电机组并网会依靠同步或异步手段，前者具有较好的并网技术，但是受风能自身特点影响，使整个系统稳定性难以保证，而后者会在一定程度上规避同步并网技术的缺陷，降低系统设置的复杂性，能够有效避免发电机组的震荡和失步等问题。从当前的实际运用来看，可以采用异步并网技术保证系统正常运行。

2新能源并网对电力系统的影响

2.1新能源并网对电压稳定性的影响

新能源分布式发电的特点是在网络转换过程中会由单线路电源变为多线路节点电源，造成整个分布式电网系统内的电压发生相应变化。当用户需要或临时需要退出分布式电网时，必然会对电力系统运行质量造成严重影响，部分节点系统失去稳定高电压线路的支撑，整个电网节点上所有的低压供电线路也会出现低电能问题。为避免以上问题，新能源并网或者启动发电时应尽量持续保持极高的功率，这样在新能源发电机组退出电网时，电力系统电压波动较小。但不同地区的新能源并网后，其启动运行时对电网电压造成的影响有所不同，现阶段还没有更好的并网技术可以避免所有并网问题。

2.2新能源并网对谐波的影响

首先，电网谐波是电压的剧烈波动带来的最直接的影响。当不同新能源系统接入同一个主供电网时，谐波会通过主动电网给外部提供电力资源以作为主要生产能源，从而在发电的过程中引起系统电压的波动，严重影响低电压系统运行的整体稳定性。其次，谐波实际上是功率输出放大后的效果。新能源的发展取决于当地环境特性，如果当地太阳能很强，且每年总太阳能发电量较大，则谐波取决于并网点和发电量。如果网络连接容量太大，则输出的功率大幅度增加。太阳能并入电力系统时，在并网的电源点达到其最大传输功率时，系统电压将随之上升，从而将导致电源输出电压功率产生倒流等现象，进而影响系统可靠与安全运行。

3新能源并网电能质量的改进对策

3.1安装电能质量调整设备

提高电力系统电能质量的最常用办法是在电源侧采用动态无功补偿器，实现无功功率的迅速调整，以确保电网电压稳定。动态无功补偿装置主要设置在新能源输出端的低压侧，通过输入端的电压偏差来调节补偿后的无功功率，从而稳定接入端的电压。为了解决因新能源并网产生的谐波，可以采用多脉动换流器和电力滤波器吸收谐波，确保电网的正常工作。例如，在光伏电站的并网过程中，可以使用多功能的逆变器，其具有滤波的作用；在风电场，可在高次谐波母线上加装静态无功补偿装置，以实现对谐波的综合过滤。

3.2统一新能源并网标准

目前，国内对新能源并网的标准不统一，有关法规也不完善。技术人员不能较好地控制整个电网的稳定性，没有办法合理地处理影响电网运行的各种因素，避免新能源并网对发电造成的不利影响。有关部门和单位要加强对风电、太阳能等新能源设备的建设和控制；在实际运行中，要加快技术研发的速度，为新能源并网中的各种问题提供科学、高效的解决方案；要在全国范围内推行统一的并网标准，明确新能源并网的准入门槛，并要求有关部门严格遵守并网规范，从根本上保障新能源并网的安全性和有效性。

3.3采用电化学储能项目改善电能质量

电化学储能项目是提高电能质量的一种新方式，其可以控制电网的有功和无功功率，避免电网系统短路容量超标，从而提高电网的电能质量。电化学储能项目具有响应快速、功率密度较高和充放电速度较快的特点，能够解决瞬时断电、电压暂降、电压上升等问题，并使电压维持平稳。

3.4改善电网结构

为了适应新能源电网的不断发展，必须从电网结构着手，通过改善电网结构，合理选择线路的电抗、电阻比例，降低电网的电压波动和闪变。新能源技术上需要进行创新，以最大限度地减少电网的启停次数和输出功率的变动，确保电网安全。

结语

在可持续发展的市场背景之下，新能源逐渐替代传统能源，投入现代电力系统，而且在电力系统中的重要性越来越大。随着低碳生活、清洁生产等相关政策的出台，新能源势必会发展得越来越快。现在，大规模的集中式并网促进了电网系统的能源多样化，但并网对电能系统的电能质量也存在一定的程度的影响。电力企业应采取可行的安全控制措施，进一步改善电网电能的整体质量。

参考文献

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